Dragoslav M. [umarac
Gra|evinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija
Energetska efikasnost zgrada u Srbiji‡ stawe i perspektive
Originalni nau~ni radUDC: 624.05:536.24
U ovom radu su prikazane najnovije informacije iz oblasti energetskeefikasnosti u zgradama (stambenim, poslovnim, industrijskim) u Srbiji.Posebna pa`wa je posve}ena energetskoj efikasnosti postoje}ih ili novihzgrada. Prose~na potro{wa energije u zgradama u Srbiji je preko 150 kWh/m2
godi{we, dok u razvijenim evropskim zemqama iznosi ispod 50 kWh/m2. Ova~iwenica primorava nas, in`ewere svih specijalnosti, da intenziviramoaktivnosti na postizawu standarda koji va`e u zemqama EU. U ovom radu jeprikazano istra`ivawe uticaja ventilacionih gubitaka kroz prozoreniskog kvaliteta, bilo da je kvalitet wihove izrade lo{, da su izra|eni odlo{ih materijala ili da nemaju adekvatno zastakqewe. Pored ventilacio-nih gubitaka, koji su u na{im zgradama od velikog zna~aja, posebna pa`wa jeposve}ena konduktivnim gubicima, koji su posledica kvaliteta i ener-getske efikasnosti fasade. Merewima izvr{enim na reprezentativnimzgradama u bloku 34 na Novom Beogradu, sagra|enim 60-tih godina pro{logveka, sve navedene tvrdwe su dokazane. Tokom masivne izgradwe stambenihzgrada u eri socijalizma nije se posve}ivala pa`wa energetskoj efikas-nosti. Pored merewa sprovedenih na Novom Beogradu, prikazana su merewa utipi~nom tavanskom prostoru u Beogradu. Ovim merewima je pokazano da sutavanski prostori znatno opasniji u pogledu gubitka energije od samihstanova. Posebna pa`wa je posve}ena ispitivawu i primeni plasti~nihprozora. Sva istra`ivawa i merewa su izvr{ena u posledwih pet godina uzpodr{ku Ministarstva za nauku i tehnolo{ki razvoj Republike Srbije.Ministarstvo prostornog planirawa i za{tite ̀ ivotne sredine prihva-tilo je dostignu}a nau~nika u oblasti energetske efikasnosti i po prviput uvrstilo Sertifikat o energetskoj efikasnosti zgrada u Srbiji uZakon o planirawu i izgradwi (Slu`beni glasnik RS 72/09).
Kqu~ne re~i: zgrade, energetska efikasnost, gubici toplote, merewe gubitaka toplote
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
11
Elektronska adresa autora: [email protected], [email protected]
Uvod
U socijalisti~koj obnovi zemaqa jedan od projekata je bila masovna izgrad-
wa stanova za radni~ku klasu. To nije bio samo slu~aj sa SFR Jugoslavijom {ezdese-
tih godina pro{log veka, nego i sa DR Nema~kom, Poqskom, ^e{kom i drugim
zemqama Isto~nog bloka. Moto tada{weg „dru{tva blagostawa” i izgradwe je da
niko nije smeo da bude bez stana, a da je zaposlen. S jedne strane je to bio dobar proje-
kat ali kvalitet stanova je zato bio na niskom nivou. ^itavi delovi gradova, kao na
primer Novi Beograd, gra|eni su sistemom brze gradwe. O energetskoj efikasnosti
se nije ni vodilo ra~una. Fasade su ra|ene sa malo primene gra|evinske fizike. Sto-
larija lo{eg kvaliteta. To je doprinelo da je potro{wa energije u takvim zgradama i
preko 150 kWh/m2 na godi{wem nivou. Ovaj rad predstavqa sublimaciju istra`i-
vawa iz oblasti energetske efikasnosti koji je autor sa saradnicima uradio protek-
lih pet godina uz podr{ku Ministarstva za nauku i tehnolo{ki razvoj Republike
Srbije. U radu je dat prikaz merewa na zgradi u Novom Beogradu u bloku 34, zatim na
jednom tipi~nom potkrovqu u Beogradu, kao i istra`ivawa u vezi primene PVC
prozora u industriji i stanogradwi.
Merewa na stambenoj zgradi
U toku zime, od 31. decembra 2004. do 11. januara 2005, izvr{eno je niz merewa na
stambenoj zgradi u ulici Bulevar AVNOJ-a 213, u bloku 34 na Novom Beogradu u tri stana
koji se nalaze na I, II i III spratu jedan iznad drugog.
Omota~ zgrade ~ine:
(1) pod, prema negrejanom podrumu, bruto povr{ine 258,85 m2,
(2) tavanica, prema negrejanom tavanu, bruto povr{ine 258,85 m2, i
(3) spoqa{wi fasadni zid, ukupne povr{ine 1387,90 m2, koji se sastoji od tri zida
razli~ite strukture, koji su tako i uzeti u prora~unu, a ozna~eni su kao ZID1, ZID 2 i
ZID3. Kako su merewa obavqena samo sa jedne strane objekta, to je detaqno anali-
zirana samo struktura zida na kome su obavqana merewa (u na{em slu~aju ZID1).
Elementi zida i wegove karakteristike dati su u tabl. 1.
Tablica 1. Ukupna toplotna otpornost za ZID 1
Materijald
[cm]r
[kg/m3]c
[J/kgK]m
[–]l
[W/mK]d/l
[m2K/W]
Knin gips 1 1400 840 12,00 0,7 0,014
Parna brana 0,01 2700 940 600000,00 203 0,000
Stiropor 2 30 1260 45,00 0,041 0,488
Armirani beton (AB) 8 2500 960 90,00 2,33 0,034
Stiropor 6 25 1260 40,00 0,041 1,463
Armirani beton (AB) 6 2500 960 90,00 2,23 0,026
2,025
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
12
Ukupna toplotna otpornost je R = 2,02 m2K/W, a koeficijent prolaza toplote je
k = 1/R = 0,46 W/m2K {to je mawe od kmaks. = 0 ,90 W/m2K.
Merewa
Merewa su vr{ena u tri ista stana na I, II i III spratu. Pre merewa izvr{ene su
slede}e promene. U stanu na tre}em spratu su zameweni prozori. Ugra|eni su novi
visokokvalitetni prozori sa niskoemisionim staklom nema~kog proizvo|a~a KBE. U
stanu na prvom spratu izvr{ena su dihtovawa prozora trakom za dihtovawe na mestima gde
je ispod prozora prolazio vazduh. Tako|e su premazane spoqne povr{ine fasade sa obe
strane zgrade i popravqene o{te}ene fuge. Na drugom spratu nisu preduzimane nikakve
promene.
Mereni su temperatura, relativna vla`nost, toplotni fluks i ventilacioni
gubici, a fasada je i snimana sa spoqa{we strane termovizijskom kamerom. Temperatura
je merena na pet mesta u svakom stanu: na uli~nom zidu (severna strana, S) spoqa, (SS) i
unutra (SU), na dvori{nom (ju`na strana, J) zidu, spoqa (JS) i unutra (JU) i u sredini
stana (S). Relativna vla`nost je merena u sredini svakog stana. Sa spoqa{we strane je
merena na drugom spratu na uli~nom zidu (SS) i na drugom spratu na dvori{nom zidu (JS).
Toplotni fluks je meren na jednom mestu u svakom stanu: na uli~nom zidu (S) sa
unutra{we strane. Ventilacioni gubici mereni su u stanovima na prvom i tre}em spratu
u po jednoj sobi povr{ina 13,01 m2 i spratne visine 2,48 m. Termovizijskom kamerom
izvr{eno je snimawe predwe i zadwe fasade sva tri sprata. Na prilo`enoj {emi (sl. 1)
prikazani su polo`aji mera~a u stanovima. Ukupno je mereno 39 parametara.
Ure|aji za merewa
Za merewe vlage i tem per a ture kori{}en je senzor HIH3602-Honeywell. Senzor sesastoji iz dva dela: Pt1000 senzora za merewe tem per a ture i kapacitivnog polimernogsenzora za merewe relativne vla`nosti. [ema polo`aja mera~a po stanovima, prikazanaje na sl. 1.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
13
Slika 1. Raspored senzora po stanu
Podaci su preko A/D konvertora, Pupinovog ure|aja tipa AT LAS-MTU i AT -LAS-MAX, preno{eni na industrijski ra~unar (PLC), odakle su modemski slati nara~unar na kome su merene vrednosti sa svih dava~a akumulirane svakoga sata. Mernisistem izra|en je u Institutu „Mihajlo Pupin” i postavili su ga wegovi in`eweri.
Toplotni fluksevi su mereni na jednom mestu u svakom stanu fluksmetrima ai prora~unavani iz temperaturske razlike na istim mestima i poznatih toplotnihotpornosti slojeva zida.
Ventilacioni gubici su mereni na osnovu JUS U. J5.100 (1983) sa korekcijomna uticaj tem per a ture u skladu sa LAB 08-2-08-055 i LZ 254. Ova merewa je izvr{ioInstitut za ispitivawe materijala iz Beograda.
Za snimawa je kori{}ena termovizijska kamera ameri~ke firme In fra red So lu -tions Inc.
Rezultati merewa tem per a ture
Na sl. 2(a), 2(b) i 2(v) prikazane su temperaturske promene u stanovima na 1, 2.
i 3. spratu. Za prvi sprat postoje 5 izmerenih temperatura (dve spoqa{we, JS i SS i
tri unutra{we, JU, S i SU). Ispostavilo sa da dva termoelementa ne funkcioni{u
ispravno i zato su izostale po jedna temeperatura na drugom (SS) i jedna na tre}em
spratu (JS). Grafici predstavqaju promene temperatura u toku vremena, merene
svakog sata u toku ovih 12 dana. Svaka kriva je nacrtana pomo}u 24×12 = 288 ta~aka. To
najboqe govori o preciznosti merewa.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
14
Slika 2. S ‡ temperatura vazduhau sredini stana, SU ‡ temperaturasevernog zida unutra, JU ‡ temperatura ju`nog zida unutra, JS ‡ temperaturaju`nog zida spoqa, SS ‡ temperaturasevernog zida spoqa
Sa sl. 2(a), 2(b) i 2(v)
vide se mnogi podaci. Kao
prvo, broj pikova odgova-
ra broju dana (12). Spoqa-
{we tem per a ture su ni`e
od unutra{wih. Varija-
cija tem per a ture pri sme-
ni dan-no} mawa je na se-
vernoj (SS) nego na ju`-
noj (JS) spoqa{woj stra-
ni. Ovo je vrlo izra`eno,
jer se radi o nizu od 12 sun-
~anih dana kada je temperatura zida sa spoqa{we strane na ju`noj strani rasla i do
blizu trideset stepeni. Vidi se, zatim, da su tem per a ture zidova sa unutra{we stra-
ne, i na ju`noj i na severnoj strani, ni`e od tem per a ture vazduha u sredini stanova.
Iz tabl. 4 vidi se da je sredwa temperatura stana na tre}em spratu za dva stepena
vi{a od sredwih temperatura na prvom i na drugom spratu. Ovo je neposredna
posledica promene prozora na tre}em spratu {to je uticalo na smawewe gubitaka
toplote.
Rezultati merewa relativnevla`nosti
Na sl. 3 prikazane su zavis-
nosti relativne vla`nosti u
stanovima i na spoqnim povr-
{inama ju`ne i severne fasade
na svaki sat u toku 12 navedenih
dana. Vidi se da su pri ni`im
temperaturama vi{e relativne
vla`nosti {to je u skladu sa
Klauzijus-Klapejronovom jed-
na~inom. Tako|e se vidi da su i
varijacije relativne vla`nos-
ti izra`enije pri ve}im tem -
peraturskim promenama {to je
slu~aj sa ju`ne strane zgrade gde
su temperaturske promene ve}e.
Tako|e se zapa`a da je vremenska varijacija relativne vla`nosti u stanu na tre}em
spratu mawa od varijacije vla`nosti u stanovima na drugom i prvom spratu. Ovo se
mo`e dovesti u vezu sa okolno{}u da su na tre}em spratu promeweni prozori i time,
sigurno, smawena infiltracija.
U tabl. 3 prikazane su sredwe relativne vla`nosti i odgovaraju}e stan-
dardne devijacije pri izra~unavawu sredwih vrednosti. S obzirom na standardne
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
15
Tablica 2. Sredwe tem per a ture i standardne devijacije
Sprat JS JU S SU SS
1T [°C] 9,22 18,44 22,86 19,43 5,51
stand. dev. [°C] 4,39 1,04 0,53 1,06 1,84
2T [°C] 9,61 18,93 23,10 18,78 –
stand. dev. [°C] 4,99 1,49 0,86 1,44 –
3T [°C] – 20,33 24,69 19,48 5,49
stand. dev. [°C] – 1,16 0,74 1,50 1,89
Slika 3. JS ‡ relativna vla`nost ju`nog zida spoqa,SS ‡ relativna vla`nost severnog zida spoqa
devijacije mo`e se re}i da su sredwe
vla`nosti u stanovima pribli`ne, kao
i da je sredwa vla`nost na ju`noj strani
napoqu ni`a od one na severnoj strani
napoqu. Standardna devijacija na ju`-
noj strani je ve}a od one na severnoj zato
{to je ve}a i varijacija na tome delu.
Standardne devijacije u stanovima su
mawe, jer su mawe i varijacije tem per a -
ture nego napoqu.
Rezultati merewa gustine toplotnog fluksa
Na sl. 4 prikazane su izmerene zavisnosti gustine toplotnog fluksa kroz
severni zid u sva tri stana u funkciji vremena sa odmeravawem na svaki sat u toku
navedenih 12 dana. Na sl. 5(a) i 5(b)
prikazane su izmerene i izra~unate
vrednosti gustina toplotnog fluksa u
funkciji vremena sa odmeravawem na
svaki sat u navedenom periodu.Gustine toplotnih flukseva su iz-
ra~unate na bazi izmerenih tem pera-tura za odgovaraju}e spratove i sever-ni zid (spoqa i unutra) i na osnovuodre|ene toplotne otpornosti za tajzid (tabl. 1). Sa grafika na sl. 5(a) i5(b) vidi se da je slagawe izme|u izme-renih gustina toplotnih fluksevafluksmetrima i ovako odre|enih vrlodobro. Da je slagawe izvrsno jo{ boqe
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
16
Tablica 3. Sredwe relativne vla`nostii standardne devijacije
Sprat JS S SS
1r [%] – 29,92 –
stand. dev. [–%] – 2,26 –
2r [%] 59,15 28,05 72,74
stand. dev. [–%] 14,24 2,08 8,13
3r [%] – 30,50 –
stand. dev. [–%] – 1,12 –
Slika 4. Satne vrednosti gustine toplotnogfluksa q kroz severni zid u sva tri stana
Slika 5. Upore|ewe izmerene i prora~unate gustine toplotnog fluksa u zavisnostiod vremena za stan na prvom (a) i tre}em (b) spratu
se vidi sa grafika na slikama 6(a) i 6(b) gde su prikazane relativne razlike ovihdveju vrednosti u funkciji vremena. Pikovi koji se javqaju na nekim mestima i kojiodstupaju od nulte relativne razlike, o~igledno su posledice nekih pojava smetwivezanih za merewe.
Rezultati merewa ventilacionih gubitaka
Merena je zapremina izvu~enog vazduha iz prostorija pri potpritisku od
50 Pa, u toku 5 minuta. Izvr{ena su po tri merewa u svakom stanu. Pritisak je kon-
trolisan u prostorijama i izvan wih. Kontrolisana je sredwa temperatura. Broj
izmena vazduha u prostorijama dobijen je kao koli~nik zapremine izvu~enog vazdu-
ha iz prostorije i efektivne zapremine prostoije. Ustanovqeno je da je sredwi broj
izmena vazduha u stanu na prvom spratu 6,4 1/h, a u stanu na tre}em spratu 5 1/h.
Rezultati merewa termovizijskom kamerom
Snimawe je izvr{eno po obla~nom danu, tako da ni jedan deo fasade nije bio
osun~an, pa su uslovi snimawa bili idealni. Spoqa{wa temperatura vazduha iznosi-
la je 8 °C. Iz snimaka je ustanovqeno da se temperatura prozora kretala izme|u 10,9 °C
i 16,3 °C, {to je u skladu sa okolno{}u da fasada mora biti toplija od okolnog
vazduha. Prozori na drugom spratu topliji su od prozora na tre}em spratu za 2 °C, {to
zna~i da novi prozori boqe termi~ki izoluju. Prime}uje se da je zona ispod novo-
ugra|enih prozora tako|e toplija. To je posledica lo{e izvedenog zaptivawa novo-
ugra|enih prozora. Zapa`eno je da je dowa tre}ina prozora na prvom spratu toplija
od gorwe dve tre}ine. To je zato {to su pri snimawu roletne za toliko bile spu{tene
i dokazuje da spu{tawe roletni dodatno termi~ki izoluje.
Efekat ventilacionih gubitaka
Koli~ina toplote koja se u jedinici vremena mora nadoknaditi Q [J/h] usled
protoka vazduha mase &m [kg/h] u jedinici vremena, mo`e se izraziti na slede}i na~in:
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
17
Slika 6. Relativna razlika izme|u izmerenih i izra~unatih gustina toplotnog fluksau toku vremena za prvi (a) i tre}i (b) sprat
Q mc T n Vc Tp p= =& D Dr [J/ h] (1)
gde je n [1/h] broj izmena vazduha u prostoriji na sat, r [kg/m3] gustina vazduha, V [m3]
zapremina prostorije, cp [J/kgK] specifi~na toplopta vazduha pri konstantnom pri-
tisku, i DT [K] razlika unutra{we i spoqa{we tem per a ture u zimskom periodu. Na
osnovu izraza (1) odre|uju se specifi~ni toplotni gubici q [J/m2h], tj. toplotni gubi-
ci po jedinici korisne povr{ine S, i oni iznose:
Sn hc Tp= = r D [J/ m H]2 (2)
gde je h visina prostorije. Ako se prostorija greje s [h/d] sati dnevno i d [d/a] dana
godi{we i kada se sa J pre|e na kWh dobija se:
q = 3,33×10–4 nhsd DT [kWh/m2a] (3)
Po{to je u Beogradu, prema podacima Beogradskih elektrana, s = 16 h/d, a
broj dana u toku kojih se greje godi{we d = 160 d/a i DT = 5 K, iz izraza (3) se dobija:
q
n
n=
=
=
25 6 2
64 0 5
81 9
, ,
, ,
,
kWh / m a
kWh / m a
kWh /
2
2
[1/h]
[1/h]
m a2 , ,n =
ì
íï
îï 6 4 [1/h]
(4)
O~igledno je da su toplotni gubici usled razmene vazduha vi{e nego zna~aj-
ni, kada se uporede sa 100 kWh/m2, {to predstavqa karakteristi~nu vrednost ukupnih
specifi~nih toplotnih gubitaka. Smawivawem broja izmena vazduha sa 5 do 6 1/h na
vrednost koju dozvoqava stanard od 2 1/h, mogla bi da se postigne velika u{teda
energije.
Merewa na tipi~nom potkrovqu
Posle istra`ivawa i merewa koja su obavqena na tri stana u zgradi na
Novom Beogradu u toku 2005. i 2006. godine, a koja su objavqena u radu na 36. KGH Kon-
gresu [5], logi~an nastavak su bila istra`ivawa i na tipi~nim potkrovqima u
Beogradu. Merewa su izvr{ena na dva potkrovqa na istoj lokaciji u Mirijevu u
Beogradu. Prvo potkrovqe (staro) je izgra|eno 1987. godine, bez adekvatne termi~ke
za{tite i drugo (novo) rekonstruisano po svim standardima energetski efikasnih
objekata. Ura|ena su merewa ventilacionih gubitaka, sa posebnim akcentom na
kvalitetu ugra|enih prozora i krovnih baxa koje postoje na ovim potkrovqima.
Rezultati su potkrepqeni i merewima termovizijskom kamerom [6, 7].
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
18
Tipi~na potkrovqa u Srbiji
U Beogradu i Srbiji uop{te, postoje razli~iti tipovi potkrovqa. Naj-
~e{}e se u samom tavanskom prostoru adaptiraju stambene jedinice sa ugra|enim
krovnim prozorima. Pored toga postoje potkrovqa sa krovnim baxama, sl. 7(a), koje
se izra|uju da bi se izbegli prozori u krovnoj ravni. Tre}i tip potkrovqa dobija se
nadzi|ivawem, naj~e{}e ravnih krovova, sl. 7(b). Sva potkrovqa su ra|ena od lakih
materijala, drvene konstrukcije op{ivene limom, i sa jednim slojem mineralne vune,
debqine 5 cm.
Merewa su obavqena na dva potkrovqa, starom i rekonstruisanom. Staro
potkrovqe je ra|eno 1987. godine. Na wemu nisu vr{ene nikakve rekonstrukcije.
Prozori su drveni sa dvostrukim staklom, a ugra|eni su u baxe. Drveni okviri su u
dosta lo{em stawu. Krovne baxe su izra|ene od drvene konstrukcije sa slojem ter
papira spoqa i unutra i jednostrukim slojem mineralne vune debqine 5 cm, sl. 8(a).
Daske koje su se nalazile prema unutra{wosti stana su se rasu{ile sa velikim
prorezima izme|u wih {to je davalo velike ventilacione gubitke. Sa spoqa{we
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
19
Slika 7. Tipi~na potkrovqa: (a) sa krovnim baxama, (b) dobijena nadzi|ivawem ravnog krova
Slika 8. Krovne baxe pre rekonstrukcije i u toku rekonstrukcije
strane baxa bio je lim dosta dobrog kvaliteta. Rekonstrukcija baxa obuhvatila je
postavqawe sa spoqa{we strane sloja stiropora debqine 5 cm i vodootpornog
maltera, sl. 8(b). Sa unutra{we strane postavqen je sloj stiropora debqine 2 cm, a
preko wega umesto lamperije, gips kartoni. Drveni prozori su zameweni PVC
petokomornim prozorima sa dvostrukim niskoemisionim staklom i puwewem argo-
nom. Prozori su od profila nema~ke proizvodwe poznate firme KBE.
Rezultati merewa ventilacionihgubitaka na potkrovqima
Oprema kojom je izvr{eno merewe prikazana je na sl. 9. Merena je zapremina
izvu~enog vazduha iz prostorija pri potpritisku od 50 Pa, u toku 5 minuta (kao i u
slu~aju zgrada, poglavqe: Rezultati merewa ventilacionih gubitaka). Izvr{ena
su po tri merewa u svakom potkrovqu. Pritisak je kontrolisan u prostorijama i
izvan wih. Kontrolisana je sredwa temperatura. Broj izmena vazduha u prostorijama
dobijen je kao koli~nik zapremine izvu~enog vazduha iz prostorije i efektivne
zapremine prostorije. Na starom potkrovqu nije ni bilo mogu}e izvr{iti merewe
dok se nije izvr{ilo oblagawe lamperije PVC folijom (sl. 10). Rezultati merewa
na starom potkrovqu dati su u tabl. 4.
Broj sredwih izmena je bio 15,5 na ~as, iako je izvr{eno oblagawe lamperije
PVC folijom. To je pet puta vi{e od dozvoqenog broja izmena po propisima. Re-
zultati merewa na rekonstruisanom potkrovqu dati su u tabl. 5. Iz tabl. 5 se jasno
vidi da je posle oblagawa baxa i posle ugradwe savremenih PVC prozora KBE, broj
izmena vazduha u toku jednog sata smawen na 0,5, {to je izvanredan rezultat.
Rezultati merewa termovizijskom kamerom
Snimawe je izvr{eno po sun~anom prohladnom danu u jutarwim satima, 14.
aprila 2006. godine. Jo{ uvek su Beogradske elektrane isporu~ivale toplotnu ener-
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
20
Slika 9. Oprema za ispitivawe Slika 10. Oblagawe PVC folijom lamperije
giju, tako da su temperatur-
ne razlike spoqne i unu-
tra{we tem per a ture bile
velike, pa su uslovi snima-
wa bili idealni. Spoqa{-
wa temperatura vazduha iz-
nosila je 5 °C. Snimci ter-
movizijskom kamerom dati
su na sl. 11 i 12. za staro i no-
vo potkrovqe, za prozor u
dnevnoj sobi, kao i u tabl. 6 i
7. Sa snimaka se vidi da je
temperatura stakla uz dowu
ivicu kod prozora starog
potkrovqa L5 = 18,65 °C, dok
je tempreratura stakla uz do-
wu ivicu kod prozora rekon-
struisanog potkrovqa L2 =
= 21.75 °C, {to zna~i da je raz-
lika u temperaturi oko 3 °C.
Dakle, novi prozori imaju
boqe karakteristike u smis-
lu termi~ke izolacije.
Primena PVC prozora
Posledwih pedest godina u Evropi i kod nas sve je u~estalija primena PVC
prozora ne samo u industrijskim objektima ve} i u stanogradwi. Ovako izra|eni
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
21
Tablica 4. Rezultati merewa na starom potkrovqu
Merewe br. 1 Merewe br. 2 Merewe br. 3
p1/tsr [Pa/°C] 50/20 55/20 45/20
p2 [Pa] 60 66 54
Dp [Pa] 10 11 9
q [m3/h] 504 536 472
qsr [m3/h] 504
Broj izmena P = 15,5 1/h
Tablica 5. Rezultati merewa narekonstruisanom potkrovqu
Merewe br. 1 Merewe br. 2 Merewe br. 3
p1 [Pa]/tsr [°C] 50/20 55/20 45/20
p2 [Pa] 55 61 49
Dp [Pa] 5 6 4
q [m3/h] 16 19 13
qsr [m3/h] 16
Broj izmena P = 0,5 1/h
Slika 11. Snimak termovizijskom kameromprozora u starom potkrovqu
Slika 12. Snimak termovizijskom kameromprozora u novom potkrovqu
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
22
Tablica 7. Rezultati merewa na prozoru rekonstruisanog potkrovqa
Oznake** Emisivnost Pozadina Prose~anStandardnedevijacije
Maksimum Minimum
A1 0,92 20,98 23,15 0,29 24,9 22,1
A2 0,92 20,98 21,65 0,38 22,6 20,6
A3 0,92 20,98 19,62 0,50 21,5 18,7
A4 0,92 20,98 22,68 0,51 23,6 21,1
A5 0,92 20,98 18,29 0,61 19,2 17,0
L1 0,92 20,98 21,57 0,30 22,1 21,0
L2 0,92 20,98 20,71 0,42 21,7 19,5
L3 0,92 20,98 20,19 0,29 20,7 19,4
L4 0,92 20,98 23,54 0,30 24,1 22,5
L5 0,92 20,98 21,34 0,35 22,1 20,5
P1 0,92 20,98 18,94 ‡ ‡ ‡
P2 0,92 20,98 19,75 ‡ ‡ ‡
P3 0,92 20,98 25,1 ‡ ‡ ‡
** A1 ‡ prozorsko staklo; A2 ‡ prozorski ram (dowa ivica); A3 ‡ {tok (dowa ivica); A4 ‡ pro- zorski ram(desna ivica); A5 ‡ {tok (dowi levi ugao); L1 ‡ prozorsko staklo (uz levu ivicu rama); L2 ‡ prozorsko staklo(uz dowu ivicu rama); L3 ‡ {tok (leva ivica); L4 ‡ zid ispod prozorskog parapeta; L5 ‡ prozorsko staklo (uzdesnu ivicu rama); P1 ‡ {tok (dowi desni ugao); P2 ‡ zid, levo od prozora; P3 ‡ zid iznad radijatora
Tablica 6. Rezultati merewa na prozoru starog potkrovqa
Oznake* Emisivnost Pozadina Prose~anStandardnedevijacija
Maksimum Minimum
A1 0,92 17,98 20,45 0,31 21,9 19,5
A2 0,92 17,98 19,11 0,66 20,6 17,2
A3 0,92 17,98 21,61 0,42 22,6 20,5
A4 0,92 17,98 19,03 0,48 20,5 18,0
A5 0,92 17,98 22,76 0,71 24,4 20,8
L1 0,92 17,98 16,15 0,46 17,3 15,0
L2 0,92 17,98 18,86 0,62 19,9 17,6
L3 0,92 17,98 21,34 0,36 21,9 20,2
L4 0,92 17,98 15,86 0,42 16,6 15,2
L5 0,92 17,98 18,65 0,26 19,4 18,0
P1 0,92 17,98 20,56 – – –
P2 0,92 17,98 20,35 – – –
P3 0,92 17,98 43,32 – – –
P4 0,92 17,98 24,97 – – –
* A1 ‡ prozorsko staklo; A2 ‡ prozorski ram (dowa ivica); A3 ‡ prozorski ram (desna ivica);A4 ‡ zid desno od prozora; A5 ‡ zid ispod prozora; L1 ‡ {tok (dowa ivica); L2 ‡ {tok (desna ivica); L3 ‡ prozorsko staklo (uz desnu ivicu rama); L4 ‡ {tok (dowi desni ugao);L5 ‡ prozorsko staklo (uz dowu ivicu rama); P1, P2 ‡ zid (desno od prozora); P3 ‡ radijator;P4 ‡ zid iznad radijatora
prozori su jeftini, jednostavni za odr`avawe ali se ne mogu koristiti kod velikih
fasada kao aluminijumski. O mehani~kim i termi~kim karakteristikama ovih pro-
zora bi}e re~i u ovom poglavqu.
U okviru istra`ivawa najva`niji je prora~un mehani~kih uticaja na okvir
prozora. Od tih osobina zavisi kakva }e primena biti i na velike fasade PVC
prozora u budu}nosti.
Na sl. 13 dat je karakteristi~an presek {toka i krila prozora, a na sl. 14 dat
je prora~unski model ne{to upro{}eniji. Krilo je modelirano kona~nim elementi-
ma tipa quske (shell). Pri tome imamo dva tipa materijala, ~eli~ni, unutar samog
krila, i plasti~ni koji je oko wega. Ukupan broj elemenata je 3800, a broj ~vorova
4040. Grani~ni uslovi su slobodni oslonci u ~etiri ta~ke. Dve su {arke na {toku, a
dve mehanizmi za zatvarawe prozora. Moduo elasti~nosti ~elika je 210 GPa, a plas-
tike 10 puta mawi. Ovakav model je dovoqan u numeri~kom smislu da obezbedi iz-
vanrednu ta~nost.
Od optere}ewa uzet je vetar uobi~a-
jen za prora~une u Beogradu od 0.9 kN/m2.
Taj vetar se prenosi preko stakla na
okvir krila. Samim tim on je nanet kao
linijsko optere}ewe na okvir krila.
Na sl. 15 prikazan je kompletan nume-
ri~ki model za prora~un na mehani~ke
uticaje.
Iz analize naprezawa, koja su data na
sl. 16, vidi se da je najoptere}eniji ugao
samog krila. Tu su najve}a naprezawa,
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
23
Slika 13. Popre~ni presek {toka i krilaPVC prozora debqine 112
Slika 14. Aproksimativni model popre~nogpreseka krila
Slika 15. Model kona~nih elemenata krila
mada je tu ram i najkru}i. Za optere}ewe vetrom od 0,90 kN/m2, odnosno 0,27 kN/m po
ramu krila, maksimalni napon u plasti~nom delu u uglu je 18,9 MPa. Maksimalni
napon u ~eliku je kod oslonca ({arke) i iznosi 14,85 MPa, a u plasti~nom delu na
istom mestu je 7,92 MPa.
Za vetar od 0,90 kN/m2 najve}e pomerawe je na sredini krila i iznosi 0,164 mm
(sl. 16). O~igledno je da su pomerawa toliko mala da i pri uobi~ajenom vetru u
Beogradu ne dolazi do promene zaptivenosti i velikih ventilacionih gubitaka.
Klasifikacija profilana otpornost na po`ar(EN13501-2:2003)
Istra`ivawa su obavqena u Centru
za istra`ivawe po`ara u Holandiji
(TNO Built Environment and Geosciences,
Rijswijk, The Neth er lands) po evropskim
normama (EN 13501-2:2003). Na sl. 17 i 18
pokazani su modeli prozora izlo`eni
po`aru. Na sl. 17 prikazan je prozor od
PVC profila izlo`en po`aru, a na sl.
18 drveni prozor izlo`en po`aru istog
intenziteta. Jasno je da je otpornost na
po`ar PVC prozora mnogo ve}a i u labo-
ratoriji u Holandiji je dobijena klasi-
fikacija otpornosti EW 30-ef, odnosno
pona{awe prozora od PVC profila pri
po`aru je zadovoqavaju}e.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
24
Slika 16. Deformacija krila usledvetra 0,9 kN/m2
Slika 17. PVC prozor Slika 18. Prozor od drveta
Profili od kombinacije PVC i aluminijuma
Poznato je da su prozori od aluminijumskih profila najboqih mehani~kih
karakteristika i da se mogu koristiti i za fasade najve}ih dimenzija. Me|utim
aluminijumski profili su i najskupqi. Kombinacijom PVC i aluminijuma zadr`a-
vaju se termi~ke karakteristike na visokom nivou i jednog i drugog profila, ali se
zna~ajno popravqaju mehani~ke karakteristike PVC. Pri tome se cena takvih pro-
fila u odnosu na PVC pro file neznatno pove}ava, a u odnosu na aluminijumske zna-
~ajno smawuje.
Na sl. 22. prikazana je zgrada „Por{ea”
u Beogradu na kojoj je uspe{no primewen
profil sa kombinacijom PVC i alumini-
juma. Kako se sa slike vidi prozori su
neuobi~ajeno velikih dimenzija.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
25
Slika 19. Kombinacija PVCi aluminijuma
Slika 20. Kombinacija PVC i aluminijuma ‡popre~ni presek {toka i krila
Slika 21. Kombinacija PVC ialuminijuma ‡ pove}awe nosivosti
u oba pravca Slika 22. Zgrada „Por{ea” u Beogradu
Mehanizmi za kontrolisanuprirodnu ventilaciju
Uo~eno je da nekada i velika zaptivenost objekata mo`e da izazove nega-
tivne efekte poput stvarawa kondenzata odnosno stvarawa bu|i. Naime pri rekon-
strukciji {kola, koje se naj~e{}e obavqaju tokom leta, kada se zamene dotrajali
prozori sa novim PVC prozorima, a posle kre~ewa, ako se ne posveti dovoqno pa`we
mehani~kom provetravawu u~ionica, gotovo po pravilu dolazi do pojave bu|i. Na sl.
23 prikazan je mehanizam za prirodnu ventilaciju. Pokretni deo, pri malom pri-
tisku (pri malim brzinama vetra) je otvoren. Me|utim, pri ve}im brzinama dolazi
do wegovog zatvarawa. Sam proces ugra|ivawa je jednostavan, sl. 24. Na dva dela
{toka, zaptivna guma se se~e, pri ~emu se na drugom ugra|uje mehanizam, tako da je
prirodna cirkulacija omogu}ena. Na sl. 25 je prikazan na~in rada mehanizma za
prirodnu ventilaciju. Osnovne karakteristike mehanizma za prirodnu ventilaciju
KBE Clima TEC_70 sistema su:
‡ samo-regulatorni sistem za prirodnu
ventilaciju,
‡ omogu}uje kontrolisanu izmenu vaz-
duha i elimini{e pojavu bu|i,
‡ zadovoqava preporuke o energetskoj
efikasnosti,
‡ potpuno je pokriven spoqa{wim
okvirom, tako da je nevidqiv,
‡ lako se instalira, i
‡ obezbe|uje i zvu~nu izolaciju.
Na~in rada mehanizma za prirodnu
ventilaciju je prikazan na sl. 25.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
26
Slika 24. Ugra|eni mehanizamza prirodnu ventilaciju
Slika 23. Mehanizam za prirodnuventilaciju (REGEL-air)
u „otvorenom stawu”
Slika 25. Na~in rada mehanizmaza prirodnu ventilaciju
Zakqu~ak
Na osnovu merewa obavqenih na zgradi u bloku 34 na Novom Beogradu, mo`e
se zakqu~iti da je postavqawe novih prozora doprinelo povi{ewu sredwe tem per a -
ture u stanu na tre}em spratu za 2 °C. Postavqawe prozora smawilo je infiltraciju,
i to se vidi iz smawene varijacije relativne vla`nosti. Merewe je pokazalo da je
projektovana termoizolacija zida 1 zaista i izvedena, i da se nije promenila u toku
eksploatacije zgrade, jer su izmerena i izra~unata gustina toplotnog fluksa
jednake, a to je mogu}e jedino ukoliko je ekvivalentna toplotna otpornost odre|ena
na osnovu projektnih podataka zaista takva kako je predvideo projekat. Tako|e se
mo`e zakqu~iti da se dobici usled zra~ewa ne smeju zanemarivati jer to sledi iz
o~igledne ~iwenice da se ju`na fasada zagrevala do vrlo visokih temperatura to-
kom sun~anih dana. Upore|ivawem varijacije tem per a ture na ju`noj i na severnoj
fasadi spoqa, mogu}e je ustanoviti koji su dani bili sun~ani. Dan kada je velika
razlika izme|u ovih dvaju temperatura bio je sun~an. Na osnovu ovakvog pristupa
mogu}e je ustanoviti da je od 12 analiziranih dana bilo 9 sun~anih (sl. 2). Ventila-
cioni gubici zgrada su zna~ajni u slu~ajevima lo{e drvene stolarije.
Na osnovu merewa na potkrovqima, pre svega ventilacionih gubitaka, mo`e
se zakqu~iti da su potkrovqa prave termi~ke rupe u omota~ima zgrada, ukoliko nisu
adekvatno termi~ki izolovana. U ovom primeru nije bilo mogu}e ni izmeriti ven-
tilacione gubitke dok baxe nisu bile oblo`ene dodatnom PVC folijom. Postav-
qawe novih PVC prozora, poznate nema~ke firme KBE, doprinelo je povi{ewu
sredwe tem per a ture prozorskog stakla za ~ak 3 °C. Dodatno oblagawe baxa spoqa
stiroporom, rabic mre`om i malterom, kao i dodatni stiropor od 2 cm sa unutra{we
strane sa gips kartonima doprineli su, zajedno sa ugradwom novih prozora, da
ventilacioni gubici spadnu sa 15,5 izmena po satu na svega 0,5 izmena po satu. Kao
{to je zakqu~eno i posle merewa na stanovima, za potkrovqa je jo{ vi{e potrebno
uneti u pravilnike o tehni~kom prijemu zgrada stro`ije kontrole o izvr{enoj
termi~koj za{titi i kvalitetu ugra|enih prozora.
Zahvaquju}i i ovim istra`ivawima, u novom Zakonu o planirawu i izgrad-
wi u{la su dva ~lana koja uvode tzv. Sertifikate energetske efikasnosti zgrada.
Kao {to Evropa ima za svaku zgradu „paso{” energetske efikasnosti tako|e i kod
nas }e postojati Sertifikat energetske efikasnosti zgrade. To }e sigurno popra-
viti energetsku efikasnost u Srbiji i nametnuti nove konkretne aktivnosti in`e-
werima svih struka koji se bave energetskom efikasno{}u.
Zahvalnost
Autor je zahvalan za finansijsku podr{ku dobijenu od Ministarstva za nau-
ku i tehnolo{ki razvoj Republike Srbije kroz projekte iz oblasti energetske efi-
kasnosti 283005 i 18228.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
27
Literatura
[1] Eckert, E. R. G., In tro duc tion to the Trans fer of Heat and Mass, McGraw-Hill, New York,USA, 1950
[2] Schild, E., Gasselmann, H. F., Günter, D., Rainer, P., Bauphysik, Planung und Anwendung,Frider,Vieweg & Sohn, Braunschweig, Wiesbaden, Deutsch land, 1979
[3] Moor, H., Physikalische Grundlagen – Bau und Energie, Verlag der Fachvereine an denschweizerischen Hochschulen und technischen AG, Zürich und B. G. Teubner Verlag,Stuttgart, Deutsch land, 1993
[4] [umarac, D., A So lu tion of the Two Di men sional Thermoelasticity Prob lem by the Fi nite El e -ment Method, Pro ceed ings (Eds. R. W. Lewis, K. Mor gan), Nu mer i cal Meth ods in Ther malProb lems, Vol. IV, Pineridge Press, Swansea, UK, 1985, 1248
[5] [umarac, D., Georgijevi}, V., ]ori}, S., An|elkovi}, M., Dikovi}-Kordi}, N.,Vasiqevi}, P., \urovi}-Petrovi}, M., Energetski gubici zgrada, Zbornik radova,36. me|unarodni kongres o klimatizaciji, grejawu i hla|ewu, Beograd, 2005, 178‡185
[6] [umarac, D., Mandi}, R., Tri{ovi}, N., \urivi}-Petrovi}, M., Kordi}-Dikovi}, N.,Ivani{evi}, D., Predojevi}, B., Energetski gubici potkrovqa, Zbornik radova (ur.B. Todorovi}), 37. me|unarodni kongres o klimatizaciji, grejawu i hla|ewu „SMEITS”, Beograd, 2006, 369‡375
[7] \urovi}-Petrovi}, M., [umarac, D., Mandi}, R., Mogu}e u{tede primenom ener-getski efikasnih gra|evinskih materijala za omota~e potkrovqa, Energija, 10(2008), 1-2, 190‡196
[8] Energetska efikasnost zgrada, Zbornik radova (ur. D. [umarac), Gra|evinskifakultet, Beograd, 2005
[9] [umarac, D., Energetska efikasnost zgrada u Srbiji (uvodno predavawe), Zbornikradova, Konferencija Graditeqstvo i odr`ivi razvoj „DIMK”, 2009, Gra|evinskifakultet, Beograd, 2009, 3‡16
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
28
Ab stract
En ergy Ef fi ciency of Build ings in Ser bia– State-of-the-Art and Per spec tives
by
Dragoslav M. [UMARAC
Fac ulty of Civil Engineering, Uni ver sity of Bel grade, Bel grade, Ser bia
In the pres ent pa per, state of the art of En ergy Ef fi ciency of build ings (res i den -tial, busi ness, in dus trial) in Ser bia is given. Spe cial at ten tion will be paid to en ergy ef fi -ciency of al ready ex ist ing or new build ings. Av er age en ergy spend ing in build ings inSer bia is over 150 kWh/m2 per year, while in the de vel oped Eu ro pean coun tries it is be low 50 kWh/m2. This fact forces us, en gi neers of all spe ci al ities, to in ten sify ac tiv i ties toachieve stan dards of EU coun tries. In the pres ent pa per the con tri bu tion of ven ti la tionlosses, thru the win dows of low qual ity, whether they are purely made, or from bad ma te -ri als, or with no ad e quate glass, is ex am ined. Be sides ven ti la tion losses, which are in ourbuild ings of ma jor im por tance, spe cial at ten tion will be paid to con duc tion losses, whichare con se quence of a qual ity and en ergy ef fi ciency of fa cade. With the mea sure ments ob -tained on rep re sen ta tive build ing in the Block 34 in New Bel grade, build in the six ties oflust cen tury, all above state ments are proved. Mas sive apart ment build ing con struc tion,dur ing the era of so cial ism did n't pay at ten tion to en ergy ef fi ciency. Be sides the mea sure -ments per formed in New Bel grade, the mea sure ments on typ i cal Bel grade at tic is given.From this mea sure ments it is shown that at tics are much more dan ger ous to en ergy lossesthan apart ments it self. Spe cial at ten tion is given to ex am i na tion and ap pli ca tion of plas tic win dows. All re search and mea sure ments ex plained in the pa per are per formed in thepast five years with the sup port of Min is try of Sci ence of Re pub lic of Ser bia. In the pa per,prob lem of heat ing, en ergy ef fi cient light and pos si bil ity of so lar en ergy use will be dis -cussed as well. Fi nally we have to say that Min is try of spa tial plan ning and en vi ron men talpro tec tion ac cepted achieve ments of the sci en tist in the field of en ergy ef fi ciency andthey in cor po rated for the first time Cer tif i cate of en ergy ef fi ciency of build ings in Ser biain Build ing act (Of fi cial ga zette of RS 72/09).
Key words: build ings, en ergy ef fi ciency, heat losses, meassurements of heat losses
Au thor's e-mail: [email protected]; [email protected]
Rad primqen: 20. februara 2010.Rad prihva}en: 8. marta 2010.
D. M. [umarac: Energetska efikasnost zgrada u Srbiji ‡ stawe i perspektiveTERMOTEHNIKA, 2010, XXXVI, 1, 11‡29
29